The role of WWOX in diabetic cardiomyopathy: unveiling the therapeutic potential of Zfra1-31

Abstract

Type 2 Diabetes Mellitus (T2DM) is a globally prevalent metabolic disorder, with rising numbers. Sedentary lifestyles, poor diets, and obesity contribute significantly to its development. The increasing prevalence of T2DM leads to various complications, notably it increases the risk of heart disease, stroke, and other cardiovascular conditions. It has been reported that almost one-third of T2DM patients suffer from cardiovascular disease, and about half of them die from it, underscoring the need to understand the molecular mechanisms underlying T2DM-associated heart disease and to develop effective treatments. In this study, we investigated the role of the protein WW domain-containing oxidoreductase (WWOX) in diabetic cardiomyopathy using a mouse model of T2DM induced by a high-fat diet (HFD). Animals were treated (or not) with 2mM Zfra1-31, a specific inhibitor of WWOX, for 4 weeks (4x;1 injection/week), with half of them sacrificed after 2 weeks post-treatment (short-term study) and the remaining after 2 months post-treatment (long-term study). We assessed body weight, blood glucose levels, endothelial dysfunction and inflammatory markers, and oxidative stress and alterations in mitochondrial and Wnt/β-catenin signaling in heart tissue. HFD-fed mice exhibited increased body weight, blood glucose levels, endothelial dysfunction, and inflammatory markers. In the short-term, HFD led to elevated Wnt-1 signaling proteins and β-catenin stabilization, likely as a compensatory response to metabolic demands. However, in the long-term, these compensatory mechanisms diminished, resulting in decreased β-catenin levels and reduced transcription of pro-survival genes. Interestingly, our findings revealed no significant alterations in mitochondrial-related proteins, suggesting mitochondrial dysfunction may not be an early contributor to cardiac dysfunction in our animal model. Zfra1-31 treatment reduced occasional blood glucose levels and restored Wnt/β-catenin signaling in both short- and long-term studies. Overall, these results suggest that WWOX could be a potential therapeutic target for mitigating T2DM-associated cardiac damage.

A Diabetes Mellitus Tipo 2 (T2DM) é uma doença metabólica prevalente globalmente, com números em ascensão. Estilos de vida sedentários, dietas pobres e obesidade contribuem significativamente para o seu desenvolvimento. O aumento da prevalência da T2DM leva a várias complicações, notavelmente aumenta o risco de doença cardíaca, acidente vascular cerebral e outras condições cardiovasculares. Foi relatado que quase um terço dos doentes com T2DM sofrem de doença cardiovascular, e cerca de metade deles morre desta, sublinhando a necessidade de entender os mecanismos moleculares subjacentes à doença cardíaca associada à T2DM e desenvolver tratamentos eficazes. Neste estudo, investigamos o papel da proteína WWOX (WW domain-containing oxidoreductase) na cardiomiopatia diabética usando um modelo de rato de T2DM induzido por uma dieta rica em gordura (HFD). Os animais foram tratados (ou não) com 2mM Zfra1-31, um inibidor específico da WWOX, durante 4 semanas (4x; 1 injeção/semana), com metade deles sacrificados após 2 semanas pós-tratamento (estudo de curto prazo) e o restante após 2 meses pós-tratamento (estudo de longo prazo). Avaliamos o peso corporal, os níveis de glicose no sangue, a disfunção endotelial e os marcadores inflamatórios, e o stress oxidativo e alterações na sinalização mitocondrial e Wnt/β-catenina no tecido cardíaco. Os ratos alimentados com HFD exibiram aumento do peso corporal, níveis de glicose no sangue, disfunção endotelial e marcadores inflamatórios. No curto prazo, a HFD levou a um aumento das proteínas de sinalização Wnt-1 e à estabilização da β-catenina, provavelmente como uma resposta compensatória às demandas metabólicas. No entanto, a longo prazo, estes mecanismos compensatórios diminuíram, resultando em níveis reduzidos de β-catenina e redução da transcrição de genes pró-sobrevivência. Curiosamente, o nossos resultados não revelaram alterações significativas nas proteínas relacionadas com as mitocôndrias, sugerindo que a disfunção mitocondrial pode não ter uma contribuição precoce na disfunção cardíaca no nosso modelo animal. O tratamento com Zfra1-31 reduziu os níveis ocasionais de glicose no sangue e restaurou a sinalização Wnt/β-catenina a curto e longo prazo. Assim, estes resultados sugerem a WWOX como um potencial alvo terapêutico para mitigar o dano cardíaco associado à T2DM.